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本研究从中医理论探讨了“清法”理论渊源,儿童血尿病因病机及辨证论治,并进一步进行了相关实验研究。
目的:主要应用代谢组学核磁技术,动态监测IgA肾病湿热证模型大鼠在尿液出现改变的不同时间点,其尿液代谢物变化与血液生化、肾组织病理、细胞因子的联系规律,从而筛选出标志性代谢物组群,并通过观察中药清法(金水清)在不同时间对模型干预作用的差异性,最终确定血尿湿热证生物标志物,为临床无创性判断血尿儿童的肾组织病理改变提供依据,并确定最佳干预时间。
方法:一阶段4周龄SPF级SD大鼠70只,随机分为对照组、模型组,制作幼龄大鼠IgA肾病湿热证模型,每周固定时间留取尿液分别检测尿红细胞、24小时尿蛋白定量及用NMR技术检测代谢尿,在4、6、8、10、12周末随机处死6只大鼠,HE及PAS染色观察肾脏病理学改变,用ELISA法检测血液NF-κB、TGF-β1,生化仪测BUN、Scr、Chol、TG。二阶段4周龄SPF级SD大鼠115只,随机分为对照组、模型组、金水清早期治疗组、中期治疗组、晚期治疗组,复制大鼠IgA肾病湿热证模型,治疗组在模型组的基础上,分别于第5、7、9周,给予金水清合剂灌胃治疗,每日1次,至第12周末,在6、8、10、12周末随机处死5只大鼠,同一阶段检测,12周末加用电镜观察各组肾脏病理学改变,Western-blot检测肾组织TGF-β1、CTGF、VEGF蛋白的表达,RT-PCR检测TGF-β1、VEGF及CTGFmRNA的表达。
结果:第一阶段(实验一、实验二)
1.模型组大鼠第4周出现湿热症状。第5周起模型组体质量较对照组增长速度放缓,第7周起与对照组相比,体质量增长迟缓(P<0.05),第11周最为明显(P<0.01)。
2.尿液分析显示模型大鼠血尿出现在第6周(P<0.05),蛋白尿出现在第8周(P<0.05)。
3.生化指标显示与对照组相比,肾功能及血脂均出现升高,模型组血Scr、TG和Chol增高有差异性(P<0.05)。
4.细胞因子显示模型组NF-κB第6周升高(P<0.05)早于TGF-β1第10周升高(P<0.05)。
5.肾组织病理显示模型组出现系膜细胞、系膜基质明显增生,在实验第8、10、12周逐渐加重。免疫荧光示模型组第十二周肾小球系膜区可见IgA沉积++。
6.尿液代谢物筛选出与湿热证模型相关的14种潜在生物标志物,这类物质从第5周开始与对照组比较出现差异表达(P<0.05),通过数据库进行通路富集分析和代谢网络构建,发现模型大鼠涉及三羧酸循环、尿素循环、氨基酸、糖类代谢、肠道菌群和胆碱代谢等6条通路相应代谢物的异常表达逐渐加重。
第二阶段(实验三、实验四)
1.治疗后大鼠湿热证表现有所好转,尤其以金早组改善明显,大鼠体重有所追赶,造模第11-12周,金早组与模型组比较体重增加(P<0.05)。
2.尿液分析显示造模第6周,尿红细胞开始升高,治疗后金早组第8周开始降低,第10周与模型组比较有统计学意义(P<0.05),金中组第10周开始降低,第12周与模型组比较有统计学意义(P<0.05),金晚组与模型组比较无统计学意义(P>0.05)。造模第8周,尿蛋白开始升高,治疗后金早组第9周开始降低,第11周与模型组比较有统计学意义(P<0.05),金中组、金晚组与模型组比较无统计学意义(P>0.05)。
3.生化指标显示BUN各治疗组治疗后较模型组降低,但无统计学意义(P>0.05)。造模第8周,大鼠Scr与对照组比较升高(P<0.05),治疗后金早组较模型组降低(P<0.05)。造模第8周,模型大鼠TG和Chol均增高(P<0.05),治疗后金早组、金中组均较模型组降低(P<0.05)。
4.细胞因子血液ELISA检测示模型组NF-κB第6周开始升高,治疗后金早组第8周不再上升,第10周下降(P<0.05),第12周,金中组、金晚组与模型组比较有所下降,无统计学意义(P>0.05);模型组TGF-β1第8周开始升高,治疗后金早组在第10周即较模型组下降,12周有统计学意义(P<0.05),金中组、金晚组与模型组比较有所下降,无统计学意义(P>0.05)。
肾组织免疫组化示模型组大鼠肾组织中NF-κB表达较对照组明显,各治疗组表达水平较模型组减少,金早组、金中组均明显,其光密度值比较有统计学意义(P<0.05)。TGF-β1在模型组大鼠肾脏表达较对照组明显,各治疗组阳性表达程度均较模型组减轻,其中以金早组减轻明显,其光密度值较模型组比较有统计学意义(P<0.05)。
Western-blot检测肾组织TGF-β1、CTGF、VEGF蛋白的表达显示模型组TGF-β1、CTGF、VEGF蛋白表达升高(P<0.05);与模型组比较,治疗组TGF-β1、CTGF、VEGF蛋白表达降低,金早组与模型组比较有显著性差异(P<0.05)。
RT-PCR检测TGF-β1、VEGF及CTGFmRNA的表达显示与对照组比较,模型组TGF-β1、CTGF、VEGFmRNA的表达升高(P<0.05);与模型组比较,治疗组TGF-β1、CTGF、VEGF蛋白表达降低,金早组与模型组比较有显著性差异(P<0.05)。
5.肾组织病理光镜显示模型组出现典型IgA肾病表现,金早组在实验10周开始改善,金中组在实验第12周稍有改善,金晚组无明显改善。电镜示模型组系膜基质增生,部分系膜区可见小块电子致密物沉积,治疗组金早组改善明显,金晚组无明显改变。
6.尿液代谢组学显示模型组总体趋势表达下调的物质共计13种,表达上调的物质共计1种,三个治疗组可回调14种代谢物,其中金早组(第5周)早期干预后可显著回调13个代谢物,金中组(第7周)中期干预后可显著回调7个代谢物,金晚组(第9周)晚期干预后可显著回调4个代谢物(P<0.05)。血尿湿热证涉及8个代谢途径紊乱,经金水清治疗后有回调趋势。
7.通过ROC曲线对代谢物预测出现血尿的能力进行分析,得出柠檬酸、马尿酸、4-羟基苯乙酸酯3种代谢物联合与之相关性较高,AUC达到最高0.848(敏感性81.6%、特异性71.1%,P<0.001),阳性似然比为2.82。
结论:推断柠檬酸、马尿酸、4羟基苯乙酸酯三种代谢物联合时可以作为判断早期血尿改变的生物标志物。中药清法早期干预治疗可以改善儿童孤立性血尿预后。尿液代谢物筛查可以作为一种预测肾脏病变及判断血尿治疗节点的良好方法,根据代谢物改变早期干预有助于提高疗效改善预后,为准确把握儿童血尿的治疗时机提供了动物实验基础及理论依据。
目的:主要应用代谢组学核磁技术,动态监测IgA肾病湿热证模型大鼠在尿液出现改变的不同时间点,其尿液代谢物变化与血液生化、肾组织病理、细胞因子的联系规律,从而筛选出标志性代谢物组群,并通过观察中药清法(金水清)在不同时间对模型干预作用的差异性,最终确定血尿湿热证生物标志物,为临床无创性判断血尿儿童的肾组织病理改变提供依据,并确定最佳干预时间。
方法:一阶段4周龄SPF级SD大鼠70只,随机分为对照组、模型组,制作幼龄大鼠IgA肾病湿热证模型,每周固定时间留取尿液分别检测尿红细胞、24小时尿蛋白定量及用NMR技术检测代谢尿,在4、6、8、10、12周末随机处死6只大鼠,HE及PAS染色观察肾脏病理学改变,用ELISA法检测血液NF-κB、TGF-β1,生化仪测BUN、Scr、Chol、TG。二阶段4周龄SPF级SD大鼠115只,随机分为对照组、模型组、金水清早期治疗组、中期治疗组、晚期治疗组,复制大鼠IgA肾病湿热证模型,治疗组在模型组的基础上,分别于第5、7、9周,给予金水清合剂灌胃治疗,每日1次,至第12周末,在6、8、10、12周末随机处死5只大鼠,同一阶段检测,12周末加用电镜观察各组肾脏病理学改变,Western-blot检测肾组织TGF-β1、CTGF、VEGF蛋白的表达,RT-PCR检测TGF-β1、VEGF及CTGFmRNA的表达。
结果:第一阶段(实验一、实验二)
1.模型组大鼠第4周出现湿热症状。第5周起模型组体质量较对照组增长速度放缓,第7周起与对照组相比,体质量增长迟缓(P<0.05),第11周最为明显(P<0.01)。
2.尿液分析显示模型大鼠血尿出现在第6周(P<0.05),蛋白尿出现在第8周(P<0.05)。
3.生化指标显示与对照组相比,肾功能及血脂均出现升高,模型组血Scr、TG和Chol增高有差异性(P<0.05)。
4.细胞因子显示模型组NF-κB第6周升高(P<0.05)早于TGF-β1第10周升高(P<0.05)。
5.肾组织病理显示模型组出现系膜细胞、系膜基质明显增生,在实验第8、10、12周逐渐加重。免疫荧光示模型组第十二周肾小球系膜区可见IgA沉积++。
6.尿液代谢物筛选出与湿热证模型相关的14种潜在生物标志物,这类物质从第5周开始与对照组比较出现差异表达(P<0.05),通过数据库进行通路富集分析和代谢网络构建,发现模型大鼠涉及三羧酸循环、尿素循环、氨基酸、糖类代谢、肠道菌群和胆碱代谢等6条通路相应代谢物的异常表达逐渐加重。
第二阶段(实验三、实验四)
1.治疗后大鼠湿热证表现有所好转,尤其以金早组改善明显,大鼠体重有所追赶,造模第11-12周,金早组与模型组比较体重增加(P<0.05)。
2.尿液分析显示造模第6周,尿红细胞开始升高,治疗后金早组第8周开始降低,第10周与模型组比较有统计学意义(P<0.05),金中组第10周开始降低,第12周与模型组比较有统计学意义(P<0.05),金晚组与模型组比较无统计学意义(P>0.05)。造模第8周,尿蛋白开始升高,治疗后金早组第9周开始降低,第11周与模型组比较有统计学意义(P<0.05),金中组、金晚组与模型组比较无统计学意义(P>0.05)。
3.生化指标显示BUN各治疗组治疗后较模型组降低,但无统计学意义(P>0.05)。造模第8周,大鼠Scr与对照组比较升高(P<0.05),治疗后金早组较模型组降低(P<0.05)。造模第8周,模型大鼠TG和Chol均增高(P<0.05),治疗后金早组、金中组均较模型组降低(P<0.05)。
4.细胞因子血液ELISA检测示模型组NF-κB第6周开始升高,治疗后金早组第8周不再上升,第10周下降(P<0.05),第12周,金中组、金晚组与模型组比较有所下降,无统计学意义(P>0.05);模型组TGF-β1第8周开始升高,治疗后金早组在第10周即较模型组下降,12周有统计学意义(P<0.05),金中组、金晚组与模型组比较有所下降,无统计学意义(P>0.05)。
肾组织免疫组化示模型组大鼠肾组织中NF-κB表达较对照组明显,各治疗组表达水平较模型组减少,金早组、金中组均明显,其光密度值比较有统计学意义(P<0.05)。TGF-β1在模型组大鼠肾脏表达较对照组明显,各治疗组阳性表达程度均较模型组减轻,其中以金早组减轻明显,其光密度值较模型组比较有统计学意义(P<0.05)。
Western-blot检测肾组织TGF-β1、CTGF、VEGF蛋白的表达显示模型组TGF-β1、CTGF、VEGF蛋白表达升高(P<0.05);与模型组比较,治疗组TGF-β1、CTGF、VEGF蛋白表达降低,金早组与模型组比较有显著性差异(P<0.05)。
RT-PCR检测TGF-β1、VEGF及CTGFmRNA的表达显示与对照组比较,模型组TGF-β1、CTGF、VEGFmRNA的表达升高(P<0.05);与模型组比较,治疗组TGF-β1、CTGF、VEGF蛋白表达降低,金早组与模型组比较有显著性差异(P<0.05)。
5.肾组织病理光镜显示模型组出现典型IgA肾病表现,金早组在实验10周开始改善,金中组在实验第12周稍有改善,金晚组无明显改善。电镜示模型组系膜基质增生,部分系膜区可见小块电子致密物沉积,治疗组金早组改善明显,金晚组无明显改变。
6.尿液代谢组学显示模型组总体趋势表达下调的物质共计13种,表达上调的物质共计1种,三个治疗组可回调14种代谢物,其中金早组(第5周)早期干预后可显著回调13个代谢物,金中组(第7周)中期干预后可显著回调7个代谢物,金晚组(第9周)晚期干预后可显著回调4个代谢物(P<0.05)。血尿湿热证涉及8个代谢途径紊乱,经金水清治疗后有回调趋势。
7.通过ROC曲线对代谢物预测出现血尿的能力进行分析,得出柠檬酸、马尿酸、4-羟基苯乙酸酯3种代谢物联合与之相关性较高,AUC达到最高0.848(敏感性81.6%、特异性71.1%,P<0.001),阳性似然比为2.82。
结论:推断柠檬酸、马尿酸、4羟基苯乙酸酯三种代谢物联合时可以作为判断早期血尿改变的生物标志物。中药清法早期干预治疗可以改善儿童孤立性血尿预后。尿液代谢物筛查可以作为一种预测肾脏病变及判断血尿治疗节点的良好方法,根据代谢物改变早期干预有助于提高疗效改善预后,为准确把握儿童血尿的治疗时机提供了动物实验基础及理论依据。